【摘 要】
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精度是评价机床质量好坏的一项重要指标,机床精度的保障很大程度上取决于机床精度设计的准确性。传统的精度设计方法大多以机床的关键零部件为设计对象,采用相似产品类比或经验设计的方法来确定各部件的设计精度值。这样分配得到的精度值往往具有较强的主观性,不能很好的为机床精度设计作指导。为此,本文在国家自然科学基金项目的支持下,将元动作理论运用于数控机床精度分配中,深入研究了基于“功能-运动-动作（FMA）分解
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目“复杂机电产品以元动作可靠性为中心的多元质量特性协同设计技术研究”中的子课题《整机多元质量特性向元动作单元映射模型的建立》（项目批准号:51835001）
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精度是评价机床质量好坏的一项重要指标,机床精度的保障很大程度上取决于机床精度设计的准确性。传统的精度设计方法大多以机床的关键零部件为设计对象,采用相似产品类比或经验设计的方法来确定各部件的设计精度值。这样分配得到的精度值往往具有较强的主观性,不能很好的为机床精度设计作指导。为此,本文在国家自然科学基金项目的支持下,将元动作理论运用于数控机床精度分配中,深入研究了基于“功能-运动-动作（FMA）分解”的数控机床精度分配技术。论文完成的主要研究工作如下:（1）研究了基于FMA分解的数控机床精度瀑布分配模型。对元动作以及FMA分解理论的相关概念、定义及分解步骤进行了介绍,并根据数控机床精度分配的特点,得到了适用于数控机床精度分配的FMA分解树;然后结合瀑布模型将数控机床精度分配分为“整机-功能层（CM-F）”精度分配、“功能层-运动层（F-M）”精度分配和“运动层-动作层（M-A）”精度分配;最后分析了各层的精度分配原理,建立了数控机床精度瀑布分配模型,为后续数控机床精度分配打下了坚实的基础。（2）提出了基于运动误差模型的数控机床F-M层精度分配方法。根据F-M层为树形结构的特点,利用多体系统理论建立起分功能与运动层之间的相互关系;然后利用旋量理论建立了理想运动学和实际运动学模型,并根据运动学模型得到的实际位姿矩阵与理想位姿矩阵建立了运动误差模型。在运动误差模型的基础上以成本和质量损失最小为设计准则,建立了F-M层精度分配模型,并运用NSGA-II算法对模型进行求解。最后以数控机床铣削功能精度分配为例验证了F-M层的精度分配的合理性和有效性。（3）提出了基于误差传递模型的数控机床M-A层精度分配方法。根据M-A层链式结构的特点,对元动链进行运动分析,得到了元动作间的运动传递关系;然后从元动作单元结构误差入手,分析了运动传递误差与元动作单元运动误差之间的关系,建立了误差传递模型。接着结合灵敏度指标和误差传递模型建立了M-A层精度分配模型,并应用多岛遗传算法进行求解;最后以数控转台回转运动单元精度分配为例验证了M-A层的精度分配方法的合理性和有效性。
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